Zeolite : Konversi Gula Ketal Menjadi Hidrokarbon Hijau oleh Zeolit ​​​​Faujasite dalam Proses Perengkahan Katalitik yang Khas

Zeolite : Konversi Gula Ketal Menjadi Hidrokarbon Hijau oleh Zeolit ​​​​Faujasite dalam Proses Perengkahan Katalitik yang Khas

Konversi DX dalam n-Heksana Dalam Kondisi Perengkahan Katalitik Terfluidisasi Dengan Katalis FCC Komersial yang Dinonaktifkan

Di sini kami mendemonstrasikan contoh konversi DX dan n-heksana dalam kondisi tipikal. Campuran 30 % berat DX dalam n-heksana diubah oleh katalis FCC komersial segar [Cat atau diolah secara hidrotermal pada 720°C (Cat D)]. Sifat katalis FCC komersial disajikan pada Tabel 7, dan XRD untuk kedua katalis disajikan pada Gambar S5.

Keseimbangan material dari perengkahan katalitik terfluidisasi diperoleh seperti pada uji unggun tetap dan berada dalam kisaran 91-106. Rendemen produk dilakukan dengan menormalkan fraksi kokas, gas dan cairan hingga 100%, demikian juga pada fixed bed test.

N-heksana murni menunjukkan konversi tertinggi dengan Cat segar dan menurun dengan katalis yang dinonaktifkan (Cat D) seperti yang diharapkan (Tabel 8). Dalam campuran dengan 30% DX, n-heksana menurun 20% dalam reaksi konversi pada katalis baru dan penurunan ini terutama lebih drastis pada Cat D.

Dengan demikian, konversi n-heksana dipengaruhi oleh jenis katalis dan DX. Sebaliknya, DX hampir sepenuhnya dikonversi di semua pengujian. Penurunan yang lebih drastis dalam konversi n-heksana dalam kasus campuran dengan DX atas katalis yang dinonaktifkan menunjukkan bahwa DX lebih berhasil dalam bersaing untuk situs aktif katalis daripada n-heksana.

Konversi n-heksana murni dengan Cat segar menghasilkan jumlah kokas yang tinggi. Peningkatan lebih lanjut dalam hasil kokas diamati dengan mengubah campuran 30 % berat DX dalam n-heksana. Hasil kokas yang tinggi merupakan konsekuensi dari konversi produk yang berlebihan dan katalis baru tidak mewakili kondisi FCC yang khas. Dengan demikian, setelah perlakuan hidrotermal, Cat D yang diperoleh memberikan penurunan hasil kokas 3 kali lipat. Bagaimanapun, mengingat hasil kokas ini dari pengujian menggunakan reaktor laboratorium, itu sangat rendah dan menggembirakan dibandingkan dengan nilai yang disajikan pada Tabel 1. Diskusi lebih lanjut akan diajukan nanti.

Rasio metana, hidrogen, CO, CO2, propilena/propana dan olefin/parafin disajikan pada Tabel 9 dan detail produk gas pada Tabel S5. N-heksana murni menghasilkan hidrogen dan metana rendah di Cat dan Cat-D. Kedua tes menunjukkan rasio hidrogen, metana dan propilena/propana yang serupa. Rasio metana dan propilena/propana menjadi dua kali lipat saat mengonversi 30 wt.% DX dalam n-heksana dibandingkan dengan n-heksana murni dengan adanya Cat. Dengan adanya Cat D, sifat-sifat ini meningkat 4 kali lipat dibandingkan dengan n-heksana murni. Hasil ini mendukung bahwa DX berkontribusi pada pembentukan metana dan olefin ringan, sama seperti yang diamati dalam uji unggun tetap. Rasio CO/CO2 mendekati satu sedangkan pada uji unggun tetap sekitar 0,5.

Jumlah oksigen yang terkandung dalam CO dan CO2 diperkirakan untuk Cat dan Cat D masing-masing 20 dan 30%. Jumlah produk gas dalam campuran DX dan n-heksana didiskontokan dari CO dan CO2 dan juga mempertimbangkan bahwa n-heksana berperilaku sama ketika murni dan dicampur dengan DX. Pertama, DX berkontribusi pada hidrokarbon ringan dalam fase gas dan terutama pada olefin ringan, dilihat dari peningkatan olefin dengan adanya DX dan seperti yang disajikan secara berurutan pada Gambar 7.

Fraksi cair dipisahkan menjadi enam kelas utama seperti yang disajikan pada Tabel 10. Rasio produk cair aromatik/total SAr meningkat 6 kali lipat dengan mengubah DX dan n-heksana dengan adanya Cat dibandingkan dengan n-heksana murni, dan peningkatan lebih lanjut adalah diamati dengan adanya Cat D. Sebaliknya, fraksi hidrokarbon jenuh ringan mengalami penurunan dalam konversi DX dan n-heksana dengan adanya Cat dibandingkan dengan n-heksana murni, dan penurunan lebih lanjut diamati dengan adanya Cat D. Non -aromatic diproduksi dalam jumlah rendah di semua tes. Produk ringan menurun 2-dan 4 kali lipat dengan adanya DX untuk Cat dan Cat D, masing-masing. Aseton dideteksi dan diukur setiap kali DX ditransformasikan. Akhirnya senyawa yang tidak teridentifikasi dicatat dengan adanya DX. Singkatnya, pengamatan luar biasa dalam fraksi cair adalah kandungan tinggi dalam produk aromatik. Distribusi aromatik disajikan pada Tabel 11 dan dalam semua kasus produk utama adalah xilena dan toluena diikuti oleh C3-fenil, benzena dan naftalena.

Pertimbangan Potensi dalam Co-processing Feed Baru Ini Dengan Gasoil

Masalah Kokas

Kokas dalam Cat D bekas menunjukkan nilai yang mirip dengan katalis FCC bekas yang biasa mengubah umpan hidrokarbon (umumnya sekitar 1-1,5 % berat). Nilai ini jauh lebih rendah dibandingkan dengan bio-mentah pirolisis yang dikonversi dengan adanya katalis asam dalam kondisi perengkahan yang khas (Fogassy et al., 2011; Graça et al., 2013; Pereira dan Benoit, 2013).

Unit FCC komersial beroperasi pada kisaran suhu 500–535°C dan reaksi terjadi dalam waktu kontak yang singkat, yaitu 3 hingga 7 detik (Haag et al., 1984; O'Connor, 2007). Dalam pengujian kami untuk Cat dan Cat D, rasio katalis/umpan tiga kali lebih rendah dan waktu kontak adalah 60 detik. Kondisi ini secara teratur diterapkan di unit fluidized laboratorium dan meningkatkan hasil kokas hingga 3 kali lipat dibandingkan dengan unit FCC yang beroperasi dalam kondisi tipikal (Occelli, 2002; Cerqueira et al., 2005). 

Oleh karena itu, hasil kokas 1,4% diharapkan menunjukkan pengurangan lebih lanjut dalam unit FCC- ke nilai rendah yang belum pernah terjadi sebelumnya, kemungkinan besar mirip dengan yang diamati untuk umpan hidrokarbon seperti minyak gas berat. Skenario ini mendukung bahwa biocrude berbasis turunan gula ketal dapat dikonversi bersama dalam konsentrasi yang lebih tinggi dengan gasoil. Sebaliknya, co-proses minyak pirolisis di FCC meningkatkan kokas dan gas dibandingkan dengan hidrokarbon (Tabel 1). Juga, karbon yang lebih rendah tergabung dalam produk akhir (sekitar 20-30%) dan turunan fenol dan tidak sepenuhnya dikonversi (Pinho et al., 2015). Dengan demikian membatasi jumlah bio-feed ini sekitar 10 wt.% selama co-process dengan feed gasoil dalam proses FCC (Pinho et al., 2015).

Bio-Crude to Hydrocarbon: Efisiensi Karbon-Hidrogen, Contoh Dari DX

Untuk pendekatan pertama, hasil produk dari DX diperkirakan dengan asumsi bahwa n-heksana berperilaku sama ketika murni atau dicampur dengan DX. Oleh karena itu, kontribusi n-heksana dapat dikurangi dari total produk berdasarkan konversi n-heksana yang diamati dan distribusi produk ketika dikonversi murni. Hasilnya disajikan pada Gambar 7. Mereka dikelompokkan menjadi hidrokarbon hijau yang mengandung enam atau lebih karbon, C6+ (aromatik, naftalena, olefin dan parafin); hidrokarbon yang mengandung lima atau kurang karbon, C5− (metana, parafin, dan terutama olefin); aseton, CO + CO2, senyawa yang tidak teridentifikasi dan kokas.

Dengan adanya katalis baru, 53% DX diubah menjadi hidrokarbon hijau (C6+ + C5−) dan 1/3 DX diubah menjadi kokas. Selain aseton, CO dan CO2 terbentuk. Hidrokarbon hijau dalam basa karbon dan hidrogen DX diperkirakan membagi 53 dengan 65 (35 % berat DX adalah oksigen) dan menghasilkan 81%. Dengan adanya katalis yang lebih representatif dari proses FCC yang khas, hasil kokas sangat menurun (hampir 4 kali lipat), dan sekitar 69% berat DX diubah menjadi hidrokarbon hijau (C6+ + C5−). Nilai ini mirip dengan kandungan karbon dan hidrogen dalam DX (65 wt.%).

Untuk menginterpretasikan temuan di atas, kami mencatat, pertama, bahwa hasil hidrokarbon hijau yang lebih tinggi diamati untuk katalis segar dan yang dinonaktifkan daripada yang diharapkan karena sejumlah besar karbon dari DX hilang sebagai kokas, CO dan CO2.

Kedua, penting untuk menunjukkan bahwa hipotesis distribusi DX ke dalam produk dilakukan dengan asumsi bahwa n-heksana berperilaku sama ketika dikonversi murni atau selama co-proses. Reaksi bimolekuler seperti alkilasi, kondensasi dan reaksi transfer hidrogen didokumentasikan dengan baik dalam kimia hidrokarbon (Watson et al., 1997; Miyaji et al., 2015). Untuk co-feeding DX dan n-heksana, DX lebih reaktif daripada n-heksana dan dapat diasumsikan untuk mengkonversi terlebih dahulu. Kemudian n-heksana (atau produknya) dapat mengalami reaksi dengan produk dari DX. Misalnya, keberadaan DX dapat meningkatkan reaksi transfer hidrogen antara n-heksana (atau produknya) dan produk turunan dari DX. Skenario ini dapat meningkatkan kontribusi n-heksana terhadap olefin ringan dan aromatik selama proses bersama.

Jadi, di satu sisi, jumlah karbon yang lebih tinggi dari DX diubah menjadi hidrokarbon tetapi asumsi untuk perhitungan efisiensi C-H sebelumnya adalah perkiraan kasar. Di sisi lain, kemungkinan bahwa dari hidrokarbon co-proses yang berpartisipasi dalam konversi keseluruhan memotivasi penelitian lebih lanjut tentang efek dari hidrokarbon co-feed dan sifat katalis. Jumlah bio-feed yang lebih tinggi mungkin dapat diproses bersama dan produk yang lebih baik dapat diperoleh.

Penting juga untuk menunjukkan beberapa pertimbangan pada jalur reaksi DX menjadi aromatik. Selektivitas olefin meningkat dengan adanya DX. Oleh karena itu, interkonversi olefin dapat merespon sebagian pembentukan aromatik, demikian juga dalam kimia hidrokarbon (Liu et al., 2014). Namun, kita tidak dapat mengesampingkan konversi langsung DX menjadi aromatik tanpa melalui olefin ringan. Pekerjaan terperinci yang ditujukan untuk mekanisme belum dilakukan dalam pekerjaan lebih lanjut.

Pertimbangan Operasi dan Hasil Dua Tes Berbeda: FB dan FCC

Sangat tepat untuk membandingkan hasil yang diperoleh dengan menggunakan uji unggun tetap sederhana (FB) dengan uji unggun terfluidisasi (FCC), meskipun bukan maksud kami untuk membandingkan operasi dua unit yang berbeda dengan kondisi pengoperasian yang berbeda. Tabel 12 di bawah ini merangkum parameter operasional dari dua pengujian, FB dan FCC. Kami ingin menunjukkan secara khusus keuntungan dari FCC: bahwa seseorang dapat beroperasi dengan katalis yang tinggi terhadap rasio umpan. Oleh karena itu, seseorang memperoleh hasil dari katalis yang kurang aktif per satuan massa. Jika seseorang menggunakan katalis yang sama untuk rasio umpan dalam pengaturan FB ini, masalah difusi dan penurunan tekanan akan dihadapi dengan menggunakan katalis bubuk.

Pertama, dari uji unggun tetap kami mengamati bahwa zeolit ​​Y efektif dalam mengubah DX menjadi produk yang berguna, terutama benzena, toluena dan xilena, dengan hanya sedikit kokas. Lebih menarik adalah pengamatan bahwa zeolit ​​USY yang kurang aktif, lebih selektif untuk aromatik dan menghasilkan lebih sedikit gas ringan. Kecenderungan menghasilkan lebih sedikit kokas diamati, tetapi tidak terlalu sensitif terhadap sifat katalis untuk sampel yang digunakan.

Hal ini mendorong penggunaan katalis yang kurang aktif untuk selektivitasnya. Tetapi kami masih ingin mengonversi sebanyak mungkin DX dan menghilangkan oksigenat sebanyak mungkin. Menggunakan satu reaktor FCC mengkompensasi konversi katalis aktivitas rendah dengan meningkatkan jumlahnya (yang tidak lagi dibatasi). Sebagai konsekuensi dari kedua faktor ini, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 12, jumlah aromatik yang sangat tinggi dan hasil kokas yang rendah dicapai dengan konversi DX yang hampir sempurna. Tak perlu dikatakan, kondisi pengujian ini dapat lebih mudah dikaitkan dengan aplikasi industri.

Tentang Penonaktifan dan Pengoptimalan Katalis

Katalis yang dinonaktifkan (Cat D) masih sepenuhnya mengubah semua DX dalam umpan, sehingga cukup aktif. Namun, sejumlah besar hidrokarbon ringan dan aseton ditemukan. Namun, penting untuk menunjukkan dalam pengujian khusus ini bahwa rasio katalis terhadap minyak hanya <2,5 (karena 20 g katalis digunakan untuk 10 ml umpan, dengan mengambil densitas umpan sebagai 0,8 g/ml.) sementara di tipikal operasi FCC dalam praktik, rasio katalis terhadap minyak mudah di atas 5. Artinya, ada banyak ruang untuk mengoperasikan katalis yang dinonaktifkan untuk lebih lanjut mengubah olefin ringan, aseton, dan kemungkinan besar, produk yang tidak teridentifikasi yang dapat dioksigenasi perantara.

Selain itu, pengujian menunjukkan bahwa transformasi campuran DX dan n-heksana responsif terhadap sifat katalis. Memang, aktivitas katalis masih dapat ditingkatkan dengan mengubah komposisi katalis, seperti jumlah zeolit ​​dan jenis zeolit. Selain itu, ada kompetisi untuk situs asam dengan adanya katalis yang kurang aktif (dalam co-cracking). Dua poin layak dipertimbangkan. Pertama n-heksana adalah produk dari proses FCC dan tidak diubah dengan adanya katalis FCC kesetimbangan, sehingga kurang reaktif dibandingkan hidrokarbon besar. Jadi, untuk mengubah DX dengan adanya umpan gasoil yang terdiri dari hidrokarbon yang lebih besar diharapkan penurunan konversi gasoil yang lebih kecil dengan adanya DX. Kedua, campuran DX dan hidrokarbon ringan dapat digunakan sendiri sebagai proses untuk menghasilkan hidrokarbon hijau, sehingga hidrokarbon ringan (seperti n-heksana) harus digunakan sebagai pelarut untuk DX dengan adanya katalis yang kurang aktif. Selanjutnya, kami juga akan menunjukkan pertimbangan yang berbeda dalam mode operasi untuk memproduksi olefin ringan dan/atau aromatik berkat fleksibilitas dan menyesuaikan reaktivitas DX untuk ditransformasikan dalam proses FCC yang khas.

Kesimpulan

Karya ini adalah bukti konsep bahwa biomassa dapat diubah menjadi hidrokarbon hijau, dalam kondisi kilang yang khas, dengan menggunakan pendekatan reaksi protektif.

Dengan menggunakan reaktor fixed bed, zeolit ​​Y menunjukkan konversi yang efisien dari senyawa model bio-crude, DX. Gas dan kokas menurun sedangkan produk cair aromatik meningkat ketika aktivitas USY berkurang. Aromatik adalah produk utama.

Hasil ini dikonfirmasi dan diperluas ke rezim yang dekat dengan kondisi di FCC dalam praktik industri. Campuran DX (sampai 30 wt.%) dalam n-heksana, diubah oleh katalis FCC komersial segar dan dinonaktifkan dalam proses fluidisasi. Katalis yang dinonaktifkan meningkatkan produk hidrokarbon hijau dan menurunkan hasil kokas dibandingkan dengan yang baru. DX terutama diubah menjadi aromatik hijau dan hidrokarbon ringan (terutama olefin) namun hanya memberikan sejumlah kecil kokas dengan adanya katalis yang dinonaktifkan.

Pengujian juga menunjukkan bahwa transformasi campuran DX dan n-heksana responsif terhadap sifat katalis. Dengan demikian, diharapkan katalis akan memainkan peran kunci dalam lebih meningkatkan konversi turunan gula-ketal di kilang.

LAYANAN ADY WATER

Jual zeolit untuk filter air jenis Batu, Pasir, dan Tepung. Kemasan zeolit per karung 20 kilogram dan eceran 4 kilogram. Sudah suplai zeolit ke industri Food and Beverage, berbagai BUMN, kebutuhan softener (Pelunak Air / Pengurang Kesadahan Air) rumah tangga. Ready Stock, kemampuan suplai hingga puluhan ton rutin per bulan

Nomor WA Sales Yang Mudah Dihubungi

Senang dapat membantu Anda, Semoga kami dapat segera menyelesaikan masalah air yang sedang Anda hadapi. Terimakasih

1. Ghani 0821 2742 4060

2. Yanuar 0812 2165 4304

3. Rusmana 0821 2742 3050

4. Fajri 0821 4000 2080

5. Kartiko 0812 2445 1004

6. Andri 0812 1121 7411

Alamat kantor/gudang Ady Water yang bisa dikunjungi langsung. 

Silahkan Bapak/Ibu mengunjungi alamat kantor/gudang kami. Kami akan melayani Anda dengan senang hati dan semoga dapat membantu masalah air yang sedang Anda hadapi. 

1. Alamat Bandung:

Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194

2. Alamat Jakarta Timur

Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830

3. Alamat Jakarta Barat

Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480

Katalog Ady Water

http://bit.ly/KatalogAdyWater